膜生物反应器与传统活性污泥反应器内生物群落特征
MBR膜生物反应器
MBR膜生物反应器一、MBR技术简介膜生物反应器（Membrane Bio-Reactor,MBR）为膜分离技术与生物处理技术有机结合之新型态废水处理系统。
以膜组件取代传统生物处理技术末端二沉池，在生物反应器中保持高活性污泥浓度，提高生物处理有机负荷，从而减少污水处理设施占地面积，并通过保持低污泥负荷减少剩余污泥量。
主要利用沉浸于好氧生物池内之膜分离设备截留槽内的活性污泥与大分子有机物。
膜生物反应器系统内活性污泥（MLSS）浓度可提升至8000~10000mg/L，甚至更高；污泥龄(SRT)可延长至30天以上。
膜生物反应器因其有效的截留作用，可保留世代周期较长的微生物，可实现对污水深度净化，同时硝化菌在系统内能充分繁殖，其硝化效果明显，对深度除磷脱氮提供可能。
1.MBR 的技术原理MBR 工艺一般由膜分离组件和生物反应器组成, 由膜组件代替二次沉淀池进行固液分离。
由于膜能将全部的生物量截留在反应器内, 可以获得长泥龄和高悬浮固体浓度,有利于生长缓慢的固氮菌和硝化菌的增殖,不需进行延时曝气就能实现同步硝化和反硝化, 从而强化了活性污泥的硝化能力, 膜分离还能维持较低的FöM , 使剩余污泥产率远小于活性污泥工艺, 且系统运行更加灵活和稳定。
2. MBR 工艺中膜选择的技术要点MBR 从膜分离的角度主要涉及微滤、超滤、纳滤及反渗透。
由于无机膜的成本相对较高, 目前几乎所有的膜技术都依赖于有机的高分子化合物。
应用于MBR 的膜材料既要有良好的成膜性、热稳定性、化学稳定性, 同时应具有较高的水通量和较好的抗污染能力。
目前, 国内外常采用的方法是膜材料改性或膜表面改性，能有效地提高膜组件的通量和抗污染能力。
另一点需要考虑的因素是膜的孔径, 由于曝气池中活性污泥是由聚集的微生物颗粒构成, 其中一部分污染物被微生物吸收或粘附在微生物絮体和胶质状的有机物质表面,尽管粒子的直径取决于污泥的浓度、混合状态以及温度条件, 这些粒子仍存在着一定的分布规律,考虑到活性污泥状态与水通量, 最好选择0.10～0.40 微米孔径的膜。
mbr工艺的工作原理
mbr工艺的工作原理
MBR（Membrane Bioreactor，膜生物反应器）工艺是一种集成了生物反应器和膜分离技术的废水处理工艺。
其工作原理如下：
1. 污水进入生物反应器：首先，污水通过进水管道进入生物反应器，其中含有微生物群落。
这些微生物能够降解有机物，如污水中的有机物和氨氮等。
2. 微生物降解有机物：在生物反应器中，微生物利用有机物作为能源和氮源进行生长和代谢。
这些微生物会将有机物降解为无机物，如二氧化碳和水，并同化一部分有机物为自身的细胞物质。
3. 膜过滤：在MBR工艺中，反应器与膜过滤器相连。
膜分离技术采用微孔膜，可以将液体与固体分离。
在膜过滤过程中，废水中的微生物和颗粒物被截留在膜上，而清澈的废水则从膜下通过。
4. 澄清废水：通过膜过滤，废水中的悬浮物、有机物和微生物被分离，并获得高水质的澄清废水。
这样处理后的废水可以直接回用或者排放到环境中。
MBR工艺有以下优点：
- 膜过滤的使用可以有效地分离悬浮物和微生物，提供高质量的澄清废水。
- MBR工艺可以有效地降解污水中的有机物和氨氮。
- 反应器和膜过滤器的结合能够节省进一步处理和固液分离的
设备。
- MBR工艺可以实现废水的回用，减少对自然水资源的需求。
浅谈几种生物膜技术
摘要：本文主要介绍了几种现今比较常用的生物膜污水处理工艺的特点、原理及其优势所在。
包括颗粒型、水力自旋传质填料型、活性污泥一生物膜一体化型、无泡曝气膜型。
每种类型都有其特点与适用性，在使用时应该视具体情况进行选择。
关键词：生物膜；污水处理工艺。
引言：生物膜法是污水生物处理的主要技术之一，在污水处理工艺中在几十年的不断研究和进步下，如今已经有多种生物膜反应器应用于污水处理中。
下面简要介绍一下比较常见的几种生物膜污水处理工艺.1、颗粒型生物膜反应器1.1上流式污泥床(USB)上流式污泥床(USB)是20世纪70年代末由荷兰Lettinga开发的又一项新的颗粒型生物膜反应器，主要用于厌氧生物处理系统中，即UASB。
它主要由配水系统、污泥床、三相分离器等组成。
反应过程中产生的气体将污泥和污水进行充分混合，三相分离器将颗粒污泥、气体和污水进行分离，污泥保留在反应器中，气体和处理后的出水排出反应器，其结构示意见图1-1。
1.2污泥膨胀床(EGSB)2O世纪8O年代后，又出现了新的颗粒污泥反应器，其中以污泥膨胀床(EGSB)和内循环反应器(Ic)最具有代表性。
EGSB与USB的结构类似，但其高径比更大，上升流速更快，颗粒污泥处于膨胀状态。
1.3气提生物膜反应器(BAS)以上两种是在以前污水处理中应用较多的两种类型，随着技术的进步与提高，在2O世纪8O年代末，一种新型的颗粒型生物膜反应器被开发并应用于工业。
它与以往的颗粒型生物膜反应器不同的是，混合方式是由外部引入的气体将污泥和污水进行混合，是完全混合的方式，被称为气提生物膜反应器(BAS)。
它主要由上升区、下降区和污泥沉降区组成，根据气源的不同，可分为好氧型气提床和厌氧型气提床。
其中好氧型的气源为空气，厌氧型的气源一般为惰性气体或循环利用的空气。
由于它既可用于好氧处理系统，又可用于厌氧处理系统，因此应用领域非常广泛。
2.、水力自旋传质填料生物膜反应器2.1常规填料的主要缺陷：填料是生物反应器的关键部位，但目前应用中的填料所起的作用却较为单一，只是作为生物的载体，提供反应场所，并为生物反应器提供较高的微生物量，却不能为生物反应创造良好的传质扩散条件。
MBR系统原生动物的群落特征
MBR系统原生动物的群落特征原生动物原生动物是活性污泥中最主要的捕食者，通过捕食活性污泥中细菌，使细菌保持在对数生长期，维持了细菌降解污染物的活性。
原生动物所具有的个体小、繁殖快、世代周期短等单细胞微生物的特性，使得原生动物能密切地与它们所生存的环境直接接触，从而能直接、迅速地反映环境变化。
然而，目前有关膜生物反应器(MBR)系统中的微生物群落结构却知之甚少。
本研究的目的是通过长期运行，考察膜生物反应器在不同环境温度与污泥龄条件下原生动物的群落结构及其生态演替。
1 材料与方法1.1 试验装置本试验采用重力出流式MBR，通过生物反应器的液位水头重力驱动连续出流，试验系统如图1所示。
生物反应器最大容积为18L，有效容积根据需要调整。
膜单元采用中空纤维微滤膜，材料为聚偏氟乙烯(PVDF)，孔径为0.22μm，总面积0.18m2。
MBR系统的试验废水取自北京某家属区的集水井。
MBR系统按350d、1OOd、30d这三个不同的污泥龄分别运行190d、94d、65d。
1.2 数量分析取0.05mL活性污泥于载玻片上，采用低倍显微镜观察原生动物的形态和生理特征，将观察到的原生动物与标准图进行对照[引。
通过原生动物的形态来确认其种类，记录所有原生动物，并重复3次。
2 结果与讨论2.1 温度对原生动物多样性的影响在MBR系统运行的阶段I，系统不排泥连续运行190d，如果把取样所排出的混合液作为排泥计入污泥龄，则实际的污泥龄在(350士50)d。
在系统运行的前1OOd，生物反应器的温度均低于18℃，生物反应器中只有豆形虫以及非常少量处于半死亡状态的钟虫，污泥的结构较为松散并有大量丝状菌生长。
当温度的逐步升高20℃以上，MBR系统开始出现较多的原生动物；系统中污泥结构有明显的改观，污泥絮粒中细菌排列、紧密、絮粒边缘与外部悬液界限清晰且游离细菌数量少。
当温度高于25℃后，逐步形成以钟虫与轮虫为优势种的微生物群落。
不同温度下MBR系统中污泥结构见图2。
污水处理厂工艺的选择
污水处理厂工艺的选择当选择污水处理厂的工艺时，需要考虑多个因素，包括废水的性质、水量、目标排放标准、经济性和可操作性等。
以下是一些常见的污水处理工艺及其优缺点的介绍。
1. 传统活性污泥法（Activated Sludge Process）传统活性污泥法是最常用的污水处理工艺之一。
它通过将氧气注入到废水中以支持生物处理过程。
废水与来自污水处理厂回流的污泥混合，形成活性污泥，然后通过一系列的过程包括曝气、沉淀和污泥处理等，来分解有机物和去除悬浮物。
该工艺的优点是处理效果好、适用于各种废水类型、对温度变化适应性较强。
然而，传统活性污泥法需要占用较大的土地面积，同时在处理高负荷废水时存在易产生污泥过多，处理效果降低的问题。
2. 厌氧处理工艺（Anaerobic Treatment Process）厌氧处理工艺是利用厌氧菌在无氧环境下进行废水处理的一种方法。
通过将废水引入厌氧反应器中，厌氧菌可以将有机物质分解为甲烷和二氧化碳。
这种工艺可以有效地去除有机污染物，并产生可燃性气体作为能源。
厌氧处理工艺的优点是处理效果好、耗能低、产生可持续能源等。
然而，该工艺对废水中的氨氮和硫化物等物质的处理效果较差，并且需要将产生的废水进行二次处理以达到排放标准。
3. 膜生物反应器（MBR，Membrane Bioreactor）膜生物反应器是一种将传统活性污泥法和膜过滤技术相结合的工艺。
膜生物反应器通过在活性污泥法中引入膜设施，可以实现生物污泥与水的物理分离，从而实现高效的悬浮物和微生物的去除。
该工艺的优点是出水质量稳定，能够满足更高的排放标准要求，并且占地面积相对较小。
然而，膜生物反应器投资和运营成本较高，对膜设施的维护也需谨慎。
4. 人工湿地（Constructed Wetland）人工湿地是利用湿地生态系统中的植物、微生物和土壤等资源来处理废水的一种自然处理方法。
废水通过湿地中的多层植物根系和土壤层，经过一系列的物理、化学和生物反应，达到去除污染物的目的。
分析环境工程污水处理中膜生物反应技术的应用
分析环境工程污水处理中膜生物反应技术的应用摘要：随着我国经济飞速发展，人们的生活水准逐步提升，污染问题日趋严峻。
环境工程中如何有效应对污水问题已经成为重点。
膜生物反应技术因其适应现代发展，已在环境污水处理中被广泛采用。
本文将针对膜生物反应器的特性和其在城市中的应用进行详细探讨。
关键词：环境工程；污水处理；膜生物反应技术一、膜生物反应技术的概述该技术能极大提升处理污水的效果和品质，提高污染物的转化效率，是环保领域污水处理的一项前沿技术。
通过结合膜分离技术和生物降解，不仅提升了处理效能，也降低了经济开支，保障微生物在废水中的有效分离，帮助达到净化和保护水资源的主要目标。
此外，它在处理各种地面污水，比如生活污水、油含污水和垃圾污液等方面，也有广泛的应用。
利用该技术处理后的污水能够满足国家排放标准，并能够用于城市绿化灌溉等，符合可持续发展战略，实现水资源的高效循环利用[1]。
膜生物反应技术的基础就是膜生物反应器，其原理主要利用膜的过滤性质，筛选出大小不一的分子，从而分离和浓缩污水中的不同物质，大幅提升了环保领域污水处理的效率。
此外，膜生物反应器根据氧气需求可以划分为需氧型和厌氧型。
需氧型反应器在有氧环境下进行处理，可高效去除污水中特定的污染物。
厌氧型反应器相对于需氧型，操作性更强，且能源消耗更低，更符合环保理念。
二、分析膜生物反应技术工艺的优势和劣势1.膜生物反应技术工艺的优势1）分离效率高。
由于处理过程中无需沉淀池和过滤单元，所以设备占地面积较小，也无需解决污泥沉降性的问题。
该系统的混合液悬浮固体含量（MLSS）较高，能提高系统的容积效应，并增强抗负荷能力，更有效地处理有机废水，处理效果和效率都极高。
2）活性污泥浓度高。
利用这种技术可以极大提升生物反应的效率，反应池中的MLSS浓度能达到10000MG/L，这可以极大地去除高浓度的有机废水，使得出水质量大幅提升，有效降低悬浮物含量，减少污泥的总体体积，从而提高大分子的降解效率。
mbr膜工作原理
mbr膜工作原理MBR（膜生物反应器）是一种将传统的活性污泥法与膜分离技术结合起来的新型污水处理工艺。
其工作过程包括生物反应器和微孔膜组件两个部分。
在生物反应器中，废水通过一个曝气系统进入反应池。
在这里，污水中的有机物被生物菌群吸附和分解，形成活性污泥。
同时，曝气系统向反应池中输送氧气，以维持菌群的正常生长代谢。
活性污泥中的颗粒污物被微生物吸附后，通过生物反应器的搅拌和曝气作用，颗粒状的活性污泥被保持在悬浮状态。
随着废水的进一步处理，活性污泥中的生物菌群逐渐增殖，形成较浓密的活性污泥混合液。
然后，将活性污泥混合液和废水一起通过微孔膜组件。
微孔膜组件是MBR工艺的关键部分，其作用是将混合液中的悬浮物和微生物完全隔离，同时允许水分通过。
通常使用的微孔膜有中空纤维膜和平板膜。
这些膜具有高分离效率和较小的孔径，可有效阻止污泥颗粒等大颗粒物质的通过，从而实现固液分离。
通过微孔膜工艺，废水中的固体颗粒、胶体物质和微生物等被截留在膜表面，形成膜污染物，而膜的孔径足够小，可通过而不含有这些污染物的清洁水被收集并排出。
随着时间的推移，膜表面的污染物会不断积累，需要进行膜清洗，以维持膜过滤性能。
整个MBR工艺中，微孔膜脱除了传统活性污泥法中的沉淀池和二沉池等处理单元，节省了很多占地面积。
此外，膜滤污水和再生洗涤等操作也可提高废水的处理效果和质量。
总之，MBR的工作原理就是将废水通过生物反应器进行处理，然后通过微孔膜组件实现固液分离，最终产生符合排放标准的清洁水。
这一工艺结合了活性污泥法和膜分离技术的优点，具有高效、占地面积相对较小和出水质量较高等优势。
活性污泥法和生物膜法的比较
一、污泥和生物膜在系统特点的比较：活性污泥法是利用悬浮生长的微生物絮体处理废水的一类好氧生物处理方法。
生物絮体称为活性污泥，是由好氧微生物（包括细菌、真菌、原生动物及后生动物）及其代谢的和吸附的有机物、无机物组成，显示生物化学活性，具有降解废水中有机污染物（也有些可部分分解无机物）的能力。
活性污泥法处理的关键在于具有足够数量和性能良好的污泥，它是大量微生物聚集的地方，即微生物高度活动的中心。
活性污泥对废水中的有机物具有很强的吸附和氧化分解能力，可分为生物吸附阶段和生物氧化两个阶段：（1）生物吸附阶段：废水与活性污泥微生物充分接触，形成悬浊混合液，废水中的污染物被比表面积巨大，且表面上含有多糖类黏性物质的微生物吸附黏连。
成交体的大男子有机物被吸附后，首先在水解酶作用下，分解为小分子物质，然后这些小分子物质与溶解性有机物在酶的作用下或在浓度差推动下选择性渗入细胞体内，使废水中的有机物含量下降而得到净化。
这一阶段进行的非常迅速，对于悬浮状态有机物较多的废水，有机物去除率相当高，往往在10-40min内，BOD可下降80%-90%，此后下降速度减缓，说明在这一阶段吸附作用是主要的。
（2）生物氧化阶段：被吸附和吸收的有机物质继续被氧化，这个阶段需要很长时间，进行非常缓慢。
在生物吸附阶段，随着有机物吸附量的增加，污泥的活性逐渐减弱。
当吸附饱和后，污泥失去吸附能力。
经过生物氧化阶段吸附的有机物被氧化分解后，活性污泥又呈现活性，恢复吸附能力。
简单的说，活性污泥工艺包括曝气池、沉淀池、污泥回流系统和污泥排放系统。
其基本特征是：①利用生物絮体为生化反应的主体物；②利用曝气设备向生化反应系统分散空气或氧气，为微生物提供氧源；③对体系进行混合搅拌以增加接触和加速生化反应传质过程；④采用沉淀方式去除有机物，降低出水中的微生物的固体含量；⑥通过回流是沉淀池浓缩的微生物絮体返回到反应系统；⑦为保证系统内生物细胞平均停留时间的稳定，经常排出一部分微生物固体。
膜生物反应器(MBR)研究现状及发展趋势
膜生物反应器(MBR)研究现状及发展趋势膜生物反应器(Membrane Bioreactor, 简称MBR)是一种将膜技术与生物反应器相结合的新型污水处理技术。
自20世纪80年代开始研究以来，MBR凭借其高效、节能的特点在污水处理领域迅速得到了广泛应用。
本文将从MBR的基本原理、研究现状以及发展趋势三个方面进行探讨。
MBR的基本原理是在传统的活性污泥法基础上加入膜分离技术。
污水通过生物反应器，通过微生物的作用来分解有机污染物。
随后，通过膜分离过程，将污水和活性污泥进行分离。
由于膜分离可以有效隔离悬浮物、胶体物以及微生物，因此可以实现几乎绝对的固液分离效果。
同时，膜分离还可以实现过滤膜上的生物附着层，从而减少生物反应器中传统沉淀污泥的产生，提高处理效果。
MBR的研究现状主要体现在以下几个方面。
首先，研究者通过对反应器结构的优化，如提高通气效果、优化水流动力学以及增加反应器的比表面积等，提高污水处理的效果。
其次，针对MBR中膜污染问题，研究者进行了大量的研究工作，使得膜耐污性得到了极大提高。
第三，近年来，随着膜技术的进一步发展，新型的膜材料和膜模块不断涌现。
这些新技术的应用进一步改善了MBR的性能。
最后，智能化控制系统也成为MBR 研究的热点领域，通过引入自动化控制技术，可以提高工艺运行的稳定性和可靠性。
MBR的发展趋势主要体现在以下几个方面。
首先，膜技术的进一步提升将改善膜的耐污性，延长膜的使用寿命。
其次，随着MBR在实际应用中的不断推广，成本降低将成为发展的关键。
通过改进反应器结构、减少设备的耗能，降低MBR技术的总体成本是未来的发展方向之一。
第三，MBR的自动化程度将得到进一步提高，通过引入先进的控制系统和远程监控技术，可以实现对污水处理过程的实时监测和管理。
此外，MBR技术还将与其他新兴技术结合，比如光催化、电化学等，形成多技术联合治理的综合技术体系。
尽管MBR在污水处理方面取得了显著的成果，但仍然面临一些挑战。
活性污泥法与生物膜法的主要区别以及各自特点分析
活性污泥法与生物膜法的主要区别以及各自特点分析一.活性污泥法和生物膜法的定义以及各自的机理1．活性污泥法是利用某些微生物在生长繁殖过程中形成表面积较大的菌胶团来大量絮凝和吸附废水中悬浮的胶体或溶解的污染物，并将这些物质摄入细胞体内，在氧的作用下，将这些物质同化为菌体本身的组分，或将这些物质完全氧化为二氧化碳、水等物质。
这种具有活性的微生物菌胶团或絮状泥粒状的微生物群体即称为活性污泥。
以活性污泥为主体的废水处理法就叫活性污泥法。
活性污泥的一般工艺废水先通过初沉淀池，预先将一些悬浮固体去除掉，然后进入一个有曝气装置的容器或构筑物，活性污泥就在这种装置中将废水中BOD降解了，并产生新的活性污泥。
当BOD降到一定程度时，混合液一齐流入二次沉淀池，进行固液分离，上清液排放，沉淀下来的污泥一部分回流到曝气池中，一部分作为剩余污泥而排放。
普通活性污泥法的曝气池就像一段河道，池内均匀曝气，水流为推流式。
二降池中有机物很少，污泥微生物处于内源代谢期，回流污泥进入曝气池与新鲜废水混合后很快增值，处于对数增长期后期或稳定期。
2．生物膜法是利用微生物群体附着在固体填料表面而形成的生物膜来处理废水的一种方法。
生物膜一般呈蓬松的絮状结构，微孔较多，表面积很大，因此具有很强的吸附作用，有s利于微生物进一步对这些被吸附的有机物的分解。
当生物膜增厚到一定程度时，由于受到水力冲刷而发生剥落，适当的剥落可使生物膜得到更新。
生物膜的外表层的微生物一般为好氧菌，因而称为好氧层。
内层因氧的扩散受到影响而供氧不足，厌氧菌大量繁殖称为厌氧层生物膜法反应器中存在着很多挂莫介质，当有机废水均匀的淋洒在介质表层上时，便沿着介质表面向下渗流，在充分供氧条件下，微生物在介质表面增值，逐渐在介质表面形成黏液状的生长有很多微生物的膜，即称之为生物膜。
生物膜随着微生物增长不断增厚、结构发生变化。
膜表层和废水接触，由于吸取营养和溶解氧比较容易，微生物生长迅速，形成了好氧微生物和兼性微生物组成的好氧层（1-2mm）。
生物膜法与活性污泥法相比较
生物膜法与活性污泥法相比较生物膜法与活性污泥法相比较:优点：生物膜上微生物食物链长，污泥产量小，污泥沉降性能好，适合固液分离；能够长期存活的微生物有利于硝化；对水质和水量的变化具有较强的适应性；维护管理方便，节约能源；可处理低浓度污水。
缺点：活性污泥法为人工强化三相传质，膜法趋于浓差扩散传质，传质效果不如活性污泥，处理效率不如活性污泥；适用于工业废水处理站和小型生活污水处理厂生物膜由好氧和厌氧两层组成，有机物的降解主要是在好氧层内进行。
空气中的氧溶解于流动水层中，从那里通过附着水层传送给生物膜，供微生物用于呼吸；污水中的有机污染物则由流动水层传递给附着水层，然后进入生物膜，并通过细菌的代谢活动而被降解。
微生物的代谢产物如h20等则通过附着水层进入流动水层，并随其排走；而c02及厌氧层分解产物如h2s、nh3以及ch4等气态代谢产物则从水层逸出进入空气中。
生物膜法的工艺形式主要有生物滤池、生物转盘、生物接触氧化和生物流化床。
生物过滤器结构：罐体、滤料、配水装置、排水系统。
采用回流的目的：通过处理水回流，降低进水浓度，加大水力负荷，促进更新生物膜，解决普通生物滤池占地大、易堵塞的问题；回流功能：均质稳定进水水质；增加水力负荷，及时冲洗厚而老化的生物膜，加速生物膜的更新，抑制厌氧层的发展，使生物膜经常保持高活性；抑制过滤器内苍蝇的过度生长；减少气味。
生物接触氧化技术的特征：1）工艺特点：本工艺采用填料，适合微生物生存和增值；填料表面覆盖生物膜，形成生物膜主体结构，可有效提高净化效果；较高的有机负荷率有利于减少储罐容量和占地面积。
2）操作特殊，对冲击载荷适应性强；操作简单，操作方便，维护管理方便，无污泥回流；污泥量小，污泥颗粒大，易沉淀。
3）该功能特性具有多种净化功能，可有效去除有机物和氮，可作为三级处理技术使用。
1）一方面，填料的流速相对较小，水流阻力相对较高。
2）物理方面：形状规则、尺寸均匀、比重接近水，以免使水下结构承受过大的载荷和较大的表面粗糙度；3）生物膜附着力：生物膜具有良好的形成和固定性能，表面电位高，表面亲水；4）化学和生物稳定性强，不溶性有毒有害物质，无二次污染；5）价格合理，供货充足，安装运输方便。
膜生物反应器的优缺点及改进
膜生物反应器的优缺点及改进一、与传统工艺相对比膜生物反应器（MBR）是一种新型的水处理技术，具有传统方法不及的许多优点，能够满足目前国际上严格的污水排放标准，具有很好的应用前景。
MBR工艺是将活性污泥法和膜分离技术相结合而形成的一种新型废水处理工艺,一般由膜组件、生物反应器和泵三大部分组成，是一种由膜组件与生物反应器结合而成的生物化学反应系统。
随着我国废水水量的剧增和水质处理难度的加大，传统的生物处理法存在的问题日益突出，相比之下，膜生物反应器处理工艺的优点更加明显，主要表现为以下几方面：（1）分离效率高，设备容积负荷大：MBR工艺由于膜的机械截流作用,较大地避免了曝气池内微生物的流失,使得反应器内污泥浓度较高,大大提高了设备的容积负荷；（2）满足严格的污水排放标准；（3）占地面积小：传统工艺一般都设有初沉池、二沉池，构筑物多, 占地面积大, 与土地日益紧张的现状相矛盾，而MBR工艺流程紧凑，生物反应器取代了二沉池，大大缩小了构筑物的占地面积。
（4）污泥产量少，后期处理容易：由于MBR工艺中, 膜的截留作用延长了污泥泥龄, 反应器可以起到污泥消化池的作用，因此使得污泥产量少，后期处理较容易。
（5）出水稳定，耐冲击负荷：传统工艺一般耐水质、水量和有毒物质冲击负荷能力弱，运行不稳定，而MBR中活性污泥浓度能随进入反应器的有机物浓度变化而变化,达到一个动态平衡，因此可以使得出水稳定，且耐冲击负荷。
（6）对氨氮和一些难降解有机物的去除效果较好：传统方法需要专门的脱氮设备才能达到一定的除氮效果，而MBR工艺中，较长的污泥泥龄有利于增殖缓慢的硝化细菌的截留、生长和繁殖, 从而系统对氨氮和一些难降解有机物的去除效果较好。
（7）操作管理方便：传统方法工艺复杂，操作管理不便，还需防止污泥膨胀，而MBR 工艺设备少，易于一体化和自动控制，操作管理十分方便，且水力停留时间和污泥龄可完全分开，运行控制更加灵活、稳定。
（8）适用于任何浓度废水的处理：传统方法一般只适于中低浓度废水的处理，高浓度废水需要稀释后才能进行处理，而MBR工艺适用于多种浓度废水的处理，且均能达到很好的处理效果。
活性污泥法与生物膜法
污水处理剂净化水源，呵护地球.................................................................................................................................................................................................................................聚丙烯酰胺常见问题汇总活性污泥法与生物膜法有机废水的生物技术有两种方法:一是活性污泥法二是生物膜法一、活性污泥法属于悬浮生物处理系统，其优点是曝气池内微生物、各环境要素分布均匀，传质效率较高，而且投资省。
但是，该工艺的主要问题是：首先，排泥量大，泥龄较短，不能满足高效硝化的要求，进而不能实现高效脱氮；其次，容积负荷低，造成处理效率低和占地面积大；第三，容易诱发丝状菌膨胀等。
二、生物膜法属于生物附着污水处理系统，其利用生物填料来固定微生物。
与活性污泥技术相比，生物膜法的主要优点有：较长的污泥龄，适于世代周期较长的硝化菌的生长；溶解氧在生物膜上的梯度分布，为不同的微生物生态结构和代谢提供了条件；污水处理效率高、占地面积相对较小、抗冲击性强等，因此，适合处理工业废水。
但是，生物膜法的主要缺点是微生物与各类底物之间的传质效率较低，表现为：(1)生物填料容易在曝气池内形成拥堵、结团或沟流，传质不均匀，直接降低生物膜法的效率；(2)反应器内气液接触时间短，氧的利用率低。
.................................................................................................................................................................................................................................. 我们不能造水，却可以让水循环使用。
一文概括活性污泥法与生物膜法的区别
一文概括！活性污泥法与生物膜法的区别！目前生物法处理污水应用中具有代表性的工艺主要有活性污泥法和生物膜法。
下面，根据多年的生产实践和理论学习，就这两种工艺方法进行分析与比较。
一、活性污泥法1．流程与原理。
典型的活性污泥法是由曝气池、沉淀池、污泥回流系统和剩余污泥排除系统组成。
污水和回流的活性污泥一起进入曝气池形成混合液。
从空气压缩机站送来的压缩空气，通过铺设在曝气池底部的空气扩散装置，以细小气泡的形式进入污水中，目的是增加污水中的溶解氧含量，还使混合液处于剧烈搅动的状态，呈悬浮状态。
溶解氧、活性污泥与污水互相混合、充分接触，使活性污泥反应得以正常进行。
第一阶段，污水中的有机污染物被活性污泥颗粒吸附在菌胶团的表面上，是由于其巨大的表面积和多糖类黏性物质的作用。
同时一些大分子有机物在细菌胞外酶作用下分解为小分子有机物。
第二阶段，微生物在氧气充足的条件下，吸收这些有机物，并氧化分解，形成二氧化碳和水，一部分供给自身的增殖繁衍。
活性污泥反应进行的结果，污水中有机污染物得到降解而去除，活性污泥本身得以繁衍增长，污水则得以净化处理。
经过活性污泥净化作用后的混合液进入二次沉淀池，混合液中悬浮的活性污泥和其他固体物质在这里沉淀下来与水分离，澄清后的污水作为处理水排出系统。
经过沉淀浓缩的污泥从沉淀池底部排出，其中大部分作为接种污泥回流至曝气池，以保证曝气池内的悬浮固体浓度和微生物浓度；增殖的微生物从系统中排出，称为“剩余污泥”。
事实上，污染物很大程度上从污水中转移到了这些剩余污泥中。
活性污泥法的原理形象说法：微生物“吃掉”了污水中的有机物，这样污水变成了干净的水。
它本质上与自然界水体自净过程相似，只是经过人工强化，污水净化的效果更好。
二、生物膜法1．生物膜法工艺类型。
润湿型：生物滤池、生物滤塔、生物转盘。
浸没型：接触氧化、滤料浸没在滤池中。
流动床型：生物活性碳，砂粒介质悬浮流动于池内。
2．原理。
由于生活污水中含有大量的有机成分，生物膜法依靠固定于载体表面上的微生物膜来降解有机物，由于微生物细胞几乎能在水环境中的任何适宜的载体表面牢固地附着、生长和繁殖，由细胞内向外伸展的胞外多聚物使微生物细胞形成纤维状的缠结结构，因此生物膜通常具有孔状结构，并具有很强的吸附性能。
常见污水处理工艺对比
常见污水处理工艺对比1. 传统活性污泥法传统活性污泥法是一种常见的污水处理工艺。
该工艺以微生物为核心，通过将污水与活性污泥充分接触，使微生物分解有机物质并转化为较为稳定的物质，从而达到净化水体的目的。
传统活性污泥法具备处理效率高、工艺成熟、设备简单等特点。
传统活性污泥法还存在一些问题，如反应器体积大、处理时间长、产生大量污泥等。
2. 厌氧消化法厌氧消化法是一种使用厌氧条件下的微生物分解污水的处理工艺。
该工艺主要用于处理高浓度的有机废水，如餐厨废水等。
厌氧消化法的处理效果较好，能够有效去除有机物质，并产生可利用的沼气资源。
该工艺还能够减少污泥产生和处理成本。
厌氧消化法对污水的处理效果还较为依赖污水的成分和浓度，处理过程中还需要注意产生的沼气的安全问题。
3. 膜生物反应器膜生物反应器是一种利用微孔过滤膜分离微生物和液相的污水处理工艺。
该工艺具有处理效果稳定、处理效率高、所需场地小等优点，适用于大部分污水处理场合。
膜生物反应器中的微生物附着在膜表面，通过氧气的供应和废水的泵送来实现有氧条件下的污水处理。
膜生物反应器的设备和运行成本较高，还需要定期维护和清洗膜组件，否则可能导致膜堵塞和处理效果下降。
4. 生物填料法生物填料法是一种利用特殊的生物填料作为微生物附着基质来处理污水的工艺。
生物填料法通过选择合适的填料，提供充足的附着表面，促进微生物的生长和有机物的降解。
生物填料法具有适用范围广、设备简单、运营成本低等优点。
生物填料法在处理高浓度有机废水时可能存在填料脱落和生物膜脱落的问题，需要定期更换填料和维护生物膜。
5. 高级氧化工艺高级氧化工艺是一种利用强氧化剂（如臭氧、过氧化氢等）对污水进行处理的工艺。
该工艺能够有效去除难降解有机物和微污染物，具有处理效果好、处理时间短等特点。
高级氧化工艺对设备要求较高，设备成本较高，在处理过程中产生的臭氧等副产物可能对环境和健康造成影响。
在实际应用中需要进行科学合理的控制和监测。
污水处理不能不知道的MBR知识
污水处理不能不知道的MBR知识在污水处理，水资源再利用领域，MBR又称膜生物反应器，是一种由膜分离单元与生物处理单元相结合的新型水处理技术。
膜的种类繁多，按分离机理开展分类，有反应膜、离子交换膜、渗透膜等；按膜的性质分类，有天然膜(生物膜)和合成膜(有机膜和无机膜)；按膜的构造型式分类，有平板型、管型、螺旋型及中空纤维型等。
工艺组成膜一生物反应器主要由膜分离组件及生物反应器两部分组成。
通常提到的膜一生物反应器实际上是三类反应器的总称：①曝气膜一生物反应器(AeratiOn Membrane Bioreactor,AMBR)；②萃取膜--生物反应器(Extractive Membrane Bioreactor,EMBR)；③固液分离型膜一生物反应器(Solid/Liquid Separation Membrane BiOreaCtor,SLSMBR,简称MBR)o曝气膜曝气膜一生物反应器(AMBR)最早见于COte. P等1988 年报道，采用透气性致密膜(如硅橡胶膜)或微孔膜(如疏水性聚合膜)，以板式或中空纤维式组件，在保持气体分压低于泡点(BUbblePoint)情况下，可实现向生物反应器的无泡曝气。
该工艺的特点是提高了接触时间和传氧效率, 有利于曝气工艺的控制，不受传统曝气中气泡大小和停留时间的因素的影响。
萃取膜萃取膜一生物反应器，又称为EMBR (ExtractiveMembraneBioreactor ) o因为高酸碱度或对生物有毒物质的存在，某些工业废水不宜采用与微生物直接接触的方法处理；当废水中含挥发性有毒物质时，若采用传统的好氧生物处理过程，污染物容易随曝气气流挥发，发生气提现象，不仅处理效果很不稳定，还会造成大气污染。
为了解决这些技术难题，英国学者Livingston研究开发了EMB o废水与活性污泥被膜隔开来，废水在膜内流动, 而含某种专性细菌的活性污泥在膜外流动，废水与微生物不直接接触，有机污染物可以通过选择性透过膜被另一侧的微生物降解。
膜生物反应器（MBR）介绍
膜生物反应器（MBR）介绍膜生物反应器（MBR）介绍膜生物反应器（MBR）是把膜技术与污水处理中的生化反应结合起来的一门新兴技术，也称作膜分离活性污泥法。
最早出现在20 世纪70 年代，目前在世界范围内得到广泛应用。
膜生物反应器（MBR）用膜对生化反应池内的含泥污水进行过滤，实现泥水分离。
一方面，膜截留了反应池中的微生物，使池中的活性污泥浓度大大增加，达到很高的水平，使降解污染物的生化反应进行的更迅速更彻底，另一方面，由于膜的高过滤精度，保证了出水清澈透明，得到高质量的产水。
MBR 技术有以下特点和优势：⑴膜材质为PVDF,自身抗污染能力强，不易被污染物粘附，易清洗，适于污水处理。
⑵空隙率高、通量大，远高于其它材质的同类产品。
⑶膜材质化学性能稳定，抗氧化能力强，可以用酸、碱、氧化剂清洗，清洗后通量可完全恢复。
⑷膜寿命长达3-5 年。
⑸出水水质好，出水悬浮物和浊度接近于零，可直接回用。
⑹由于膜的高效截流作用，微生物完全截留在反应器内，实现了反应器水力停留时间（HRT）和污泥泥龄（SRT）的完全分离，使运行控制更加灵活稳定。
⑺反应器内的微生物浓度高达8000-12000mg/L，生化效率高，耐冲击负荷强。
⑻污泥泥龄（SRT）长，有利于增殖缓慢的硝化细菌的截流、生长和繁殖，系统硝化效率得以提高。
⑼反应器在高容积负荷、低污泥负荷、长泥龄条件下运行，剩余污泥排放量少。
⑽膜分离使污水中的大分子难降解成分在生物反应器内有足够的停留时间，大大提高了难降解有机物的降解效率。
⑾系统自动化程度高，采用PLC 控制，可实现全程自动化控制。
⑿模块化设计，结构紧凑，占地面积小，运行费用低廉。
膜生物反应器（MBR）的类型根据膜的使用方法不同分为内置式和外置式两种。
内置式是将膜直接浸渍于生化反应池中，直接从膜元件中抽取净水，而外置式则是用泵将生物反应池的泥水混合物通过膜组件进行错流过滤循环，得到洁净3的透过水。
内置式膜生物反应器由于操作压力低，膜的通量相对较小，膜面积的使用量较大，而外置式膜生物反应器由于是在泵的压力下大流量循环错流过滤，膜的通量较大，使用的膜面积较小，但动力消耗较大。
生物膜法和活性污泥法有什么不同点
生物膜法和活性污泥法有什么不同点?虽然生物膜法和活性污泥法都是生物处理法，但是它们有许多不同之处。
(1)生物膜上的微生物固着在载体材料上，而在活性污泥法是悬浮生长的微生物。
生物膜能够承受强烈的曝气搅拌冲击，因此生物膜法有利于微生物的生长、繁殖，而且微生物生长泥龄比活性污泥要长，在生物膜上能够存活世代时间较长的微生物，例如增殖速度很小的微生物，如硝化菌和亚硝酸菌等，对废水处理的效率提高十分有利。
(2)生物膜和活性污泥上出现的微生物类型、种属和数量上有所不同，如：由上可见，生物膜上的微生物比活性污泥不仅种类多样化，数量上也多得多。
生物膜上生长繁殖的微生物中，动物性营养类所占比例比较大，微型动物的存活率也高。
因此，在生物膜上形成的食物链要比活性污泥上的食物链长，所以在生物膜处理系统内产生的污泥量少于活性污泥处理系统，污泥产量低。
生物膜法形成的优势菌属，非常有利于微生物新陈代谢功能的充分发挥和有机污染物的降解。
(3)生物膜法比活性污泥法有更大的耐冲击负荷变化能力，同时生物膜的微生物固着载体附着生长，使生物膜的含水率低，单位反应器容积内的生物量可高达活性污泥法的5～20倍，因此生物膜反应器有较大的废水处理能力和净化能力。
(4)生物膜上脱落的污泥，含动物成分多，密度大；污泥颗粒大，沉降性能好，易于固液分离。
生物膜反应器有较高生物量，一般不需要污泥回流。
因而不需经常调节反应器内污泥量和剩余污泥排放量，易于运行、维护和管理。
而活性污泥法中，常有污泥膨胀、固液分离难等问题，困扰着操作管理者。
(5)生物膜法能够处理低浓度的废水，当进水BOD₅是在20～30mg/L 时，可使出水的BOD5降低至5～10mg/L;而活性污泥法不适宜处理低浓度的废水，如废水的BOD₅长期低于50～60mg/L时，会使净化功能降低，处理水水质低下。
但是生物膜法比起活性污泥法也有不足之处，因为需要较多载体材料及结构支撑，常常投资要超过活性污泥法。
膜生物反应技术在环境工程污水处理中的应用
膜生物反应技术在环境工程污水处理中的应用摘要：污水处理是保护环境和维护公共卫生的重要措施之一。
随着人口的增加和工业化的发展，污水资源利用和净化处理的需求不断增加。
传统的污水处理方法在处理效果、空间占用和运维成本等方面存在一定的限制。
因此，寻求一种高效、节能、可靠的污水处理技术成为了相关人员的当务之急。
基于此，本文将以膜生物反应技术为研究对象，简要分析该技术的应用特点及其在环境工程污水处理中的具体应用措施，以供参考。
关键词：膜生物反应技术；环境工程；污水处理；应用引言随着城市化进程的加速和工业生产的扩张，污水处理问题日益凸显。
传统的污水处理工艺存在着处理效果不稳定、占地面积大、处理能力有限等一系列问题。
为了提升污水处理效果并满足更严格的水质排放要求，近年来，膜生物反应技术逐渐受到关注并得到广泛应用。
但由于应用年限较短，实际应用膜生物反应技术时，尚且存在不少问题。
对此，相关人员就需要加强对膜生物反应技术的重视，掌握该技术的应用特点及应用要点，以此来提升膜生物反应技术应用水平，进而提升污水处理成效。
1 膜生物反应技术的应用特点1.1 分离效率高膜生物反应器采用膜分离技术，通过适当选择膜孔径和操作条件，可以实现高浓度污水的处理。
同时膜生物反应器中的超滤膜可以有效地截留悬浮物、胶体颗粒和微生物。
这种物理隔离作用可以阻止这些污染物通过膜孔径，从而使出水中的悬浮物浓度极低。
此外，膜生物反应技术结合了生物反应和膜分离，对氮和磷的去除效果较好。
在膜生物反应器中，通过合适的操作条件和反应器设计，利用生物反应器中的好氧和厌氧微生物群落的协同作用，可以实现氮磷的高效去除，还可以避免由于氮、磷沉积而导致的污泥浓度上升、系统运行出现问题的情况。
1.2 减少空间需求膜生物反应器具有较高的有机负荷处理能力，能够在相对较小的反应器容积内处理大量的有机物。
相比传统的活性污泥法，膜生物反应技术可以大大减少处理站的地面面积需求。
因此，对于土地资源有限的城市和工业区域而言，膜生物反应技术提供了一种节约空间的处理选择。
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膜生物反应器与传统活性污泥反应器内生物群落特征欧阳科,刘俊新3(中国科学院生态环境研究中心环境水质学国家重点实验室,北京 100085)摘要:采用膜生物反应器(M BR )和传统活性污泥法(C AS )2种反应器处理相同的生活污水,考察了M BR 和C AS 的运行和生物群落结构及其动态变化.结果表明,M BR 对C OD 和氨氮的去除效率均比C AS 高,M BR 和C AS 出水C OD 的平均值分别为3916mg ΠL 和6219mg ΠL ,出水氨氮的平均值分别为618mg ΠL 和1415mg ΠL ,可以看出无论是对于有机物还是NH +42N ,M BR 的去除效果都比C AS 要好.由于M BR 的污泥处于大的曝气剪切力、过低的污泥负荷、以及长SRT 导致的各种惰性物质积累等环境中,使M BR 中污泥的群落及其变化与C AS 相比有明显的不同.随着反应器运行时间的增加,DGGE 的结果表明M BR 的种群数量始终高于C AS ,M BR 群落相似性系数的变化也比C AS 要大很多,在第15、124、186和230d 时,M BR 的条带数分别是22、25、24和20条,而C AS 在相应的运行时间时条带数分别为19、14、17和20条.M BR 污泥与种泥的相似性系数分别是5411%、6317%、6319%和6618%,而C AS 污泥与种泥的相似性系数分别是7118%、6114%、911%和6519%.说明C AS 的排泥导致非选择性的微生物流失,同时,也说明M BR 的群落具有更好的适应环境因素变化的能力,这是M BR 抗冲击负荷能力较强的原因之一.从戴丝系数来看,尽管群落相似性越来越高,但群落始终处于变化状态,说明环境的微小变化(进水水质、环境温度等)都会引起生物群落的变化.关键词:膜生物反应器;活性污泥法;群落结构特征;污泥特征中图分类号:X172 文献标识码:A 文章编号:025023301(2009)022*******收稿日期:2008203205;修订日期:2008205222基金项目:国家自然科学基金项目(50678170);国家高技术研究发展计划(863)项目(2004AA601070)作者简介:欧阳科(1978～),男,博士研究生,主要研究方向为水污染控制.3通讯联系人,E 2mail :jxliu @Analysis of Characteristics of Microbial Communities in Membrane Bioreactor and Conventional Activated Sludge ProcessOUY ANG K e ,LI U Jun 2xin(S tate K ey Laboratory of Environmental Aquatic Chemistry ,Research Center for Eco 2Environmental Sciences ,Chinese Academy of Sciences ,Beijing 100085,China )Abstract :A submerged M BR and C AS were used for municipal wastewater treatment to investigate their per formance and the microbial community.The effluent C OD concentrations of M BR and C AS were 3916mg ΠL and 6219mg ΠL on average ,respectively.The effluentconcentrations of NH +42N in M BR and C AS were 618mg ΠL and 1415mg ΠL on average ,respectively.M BR dem onstrated a m ore stable and excellent effluent quality than C AS.The microbial community in the M BR and C AS indicate a clear difference in despite of same inoculation due to operation conditions of the M BR with the lower F ΠM ratio ,accumulation of inert substance and strong shear force in aeration.The results of DGGE indicate that the quantity of the bacteria and the change of the similarities coefficient of the microbial community in M BR are m ore than those in the C AS.The result of DGGE showed that the quantity of bacteria in M BR is always larger than that in C AS ,on 15,124,186and 230d ,the quantity of lanes are 22,25,24and 20in M BR and 19,14,17and 20in C AS ,respectively.The Dice similarity index are 5411%,6317%,6319%and 6618%in M BR and 7118%,6114%,911%and 6519%in C AS ,respectively.These phenomena show that the discharge of the excess sludge from C AS results in a loss of s ome no 2selective bacteria ,and the microbial community in the M BR has higher capability acclimatized the environment variable than that in the C AS.According to the Dice coefficient of the microbial community was higher and higher during the whole operation ,it was in fluenced by the changes of environments ,e.g.in fluent concentration ,tem perature and s o on.K ey w ords :membrane bioreactor ;conventional activated sludge system ;community structure ;sludge characteristics 膜生物反应器(membrane bioreactor ,M BR )是膜与生物技术的结合,与传统活性污泥法(conventional activated sludge process ,C AS )相比,具有出水水质好、占地面积小、便于自控等优点.目前M BR 工艺已在城市污水处理、难降解废水处理和污水回用等方面得到日益广泛的应用[1].M BR 由于膜的高效截留,实现了SRT 和HRT 的完全分离.相比于C AS ,M BR 能保持较高的污泥浓度和较强的抗冲击负荷能力.尽管微生物是M BR 工艺处理过程中的主体,然而迄今为止,关于M BR 的研究主要集中在反应器的设计、运行效果和相关的影响因素上,关于M BR 的污泥中生物群落特征,及其与运行效果关系的相关研究十分有限[2].主要原因之一是许多环境微生物第30卷第2期2009年2月环 境 科 学E NVIRONME NT A L SCIE NCEV ol.30,N o.2Feb.,2009都不可培养,依靠培养技术为基础的传统微生物学研究方法不能全面准确地表征生物处理系统中微生物种群的演变动态.近年来分子生物学技术和现代分析技术的快速发展为研究水处理工艺中的微生物群落结构及其动态变化提供了一个非常有效的手段[3].PCR2DGGE作为一种指纹分析技术,具有可重复、快速和操作简便等特点,近年来在分子微生态研究方面得到了广泛的应用,比如:用DGGE研究微生物群落的复杂性[4],观察种群动态,跟踪相关基因在环境中的表达[5],对分离的细菌样品检查其在丰富培养基上的培养效率[6]等.而PCR2DGGE方法在污水处理中的应用,则使人们对污水处理过程中微生物群落变化产生了新的认识[7].M BR具有长污泥龄、较大的剪切力和较小的FΠM值等特点,它的群落结构应该会比相同状况下的C AS有很大的不同,有必要开展深入的研究[2].虽然目前有些关于M BR 的细菌群落结构的调查研究成果发表[8～10],但是这些研究大部分采用人工合成废水,同时操作的时间都比较短.因此,研究M BR在长期运行状况下的污泥活性和群落结构特征,对于其推广应用和优化具有十分重要的意义.本研究通过考察处理实际生活污水的M BR长期运行过程中,污泥群落结构特征及其与活性污泥法的区别,揭示运行条件与生物群落结构之间的联系.1 材料与方法1.1 实验装置本研究中M BR的反应器体积为30L,膜组件采用束孔径为012μm的状聚偏氟乙烯中空纤维膜(PVDF),膜面积为0132m2.膜组件的出水量通过抽吸泵控制、间歇抽吸出水(抽吸泵为4min开、1min 关),通过控制出水量保持HRT约为12h.膜下方采用微孔鼓风曝气,在230d的运行期间没有剩余污泥排放.C AS由曝气池和二沉池系统组成.曝气池有效容积约为10L,二沉池有效容积为1L,建在曝气池的一侧.曝气池采用微孔曝气,混合液从曝气池溢流到二沉池进行固液分离,SRT约为10d左右,HRT 为10h.试验用水为某小区生活污水,污水水质如表1所示,在试验启动时,M BR和C AS试验装置用相同的污泥接种.接种污泥取自北京某污水处理厂.1.2 分析方法表1 生活污水水质Πmg・L-1T able1 Quality of in fluentΠmg・L-1COD BOD5NH+42N PO3-42P85～75055～30045.6～186.3 3.1～10.5 (1)C OD、NH+42N、T N、M LSS、M LVSS、DO、pH值等各项指标均采用文献[11]的方法进行检测.(2)DNA的提取与检测 DNA的提取采用Omega公司细菌DNA提取试剂盒,用2m L离心管将活性污泥样品离心,得湿重50～100mg;用磷酸缓冲盐溶液(P BS溶液)洗涤3次,然后参考其说明书步骤进行.DNA的检测首先在015μgΠm L的溴化乙锭溶液中染色30min,然后用去离子水漂洗后,再放在254nm的紫外下照相.(3)细菌16S rDNA片段的PCR扩增 用于PCR 扩增的引物为细菌通用引物,上游引物为G C341F (5′2CG CCCG CCG CG CCCCG CG CCCGTCCCG CCG CCC2 CCG CCCG CCT ACGGG AGG C AG C AG23′);下游引物p2为E U500R(5′2G T ATT ACCG CGG CTG CTGG23′),扩增片段长度为159bp,加上40bp的G C发夹结构,总长度为199bp.PCR反应采用50μL的反应体系,其组分为:10×PCR buffer(含Mg2+)5μL;4种脱氧核苷酸(dNTP)的混合物各215mm olΠL,4μL;上游引物G C341F15pm ol;下游引物E U500R15pm ol;Taq酶5 U(大连宝生物);模板DNA约10ng左右;最后加灭菌超纯水至50μL.扩增反应采用T ouchdown PCR模式运行.具体运行条件如下:94℃预变性5min.然后,94℃变性30s;65℃复性30s,之后每2个循环降低复性温度1℃,共计20个循环,72℃延伸30s;剩下10个循环的扩增参数为94℃,变性30s;55℃复性30s;72℃延伸30s.最后72℃延伸7min.(4)PCR扩增产物的检测 用110%的琼脂糖凝胶电泳检查,溴化乙锭染色30～45min,用去离子水漂洗2次各10min,254nm下观察并照相.(5)DGGE凝胶电泳 DGGE所用仪器为Dcode T M Universal Mutation Detection System(U.S.A., Bio2Rad C o.).DGGE电泳所用的胶浓度为10%(丙烯酰胺Π双丙烯酰胺3715∶1),其变性梯度范围为35%～55%(100%的变性剂中含有7m olΠL的尿素和40%的去离子甲酰胺),上样量为20μL的PCR产物.其运行条件是:在1×T AE(20mm olΠL T ris,10 mm olΠL乙酸,015mm olΠL E DT A pH810)电泳缓冲液中,60℃条件下,60V运行20min,然后100V运行8 h,电泳完成后,用015μgΠm L的溴化乙锭染色20005环 境 科 学30卷min ,再用去离子水漂洗2次,各10min ,然后在紫外(254nm )照射下观察电泳结果并照相[G el D ocumentation Systems (G el D oc 2000),BI O 2RAD 公司].所得图像用BI O 2RAD QUANTITY ONE 41310软件处理,有关泳道和条带的技术处理都用该软件进行.2 结果与讨论2.1 运行效果图1是M BR 和C AS 2种反应器处理同一生活污水的运行效果.在240d 的试验装置运行期间,M BR 系统出水C OD 和氨氮的平均值分别为3916mg ΠL 和618mg ΠL ,而C AS 系统出水C OD 和氨氮的平均值分别为6219mg ΠL 和1415mg ΠL.M BR 对C OD 和氨氮的平均去除率分别为8119%和9012%,C AS 对C OD 和氨氮的平均去除率分别为7212%和8111%.对比M BR 与C AS 对污染物的去除效果可知,相同的条件下,M BR 具有更强的污染物去除能力.图1 MBR 和CAS 对污染物的去除效果Fig.1 Rem oval efficiency of pollutants in M BR and CAS 对于生物反应器,出水水质通常与负荷有关[12].M BR 是一个相对封闭的体系,不排泥运行,污泥浓度随运行时间的延续而增长,导致污泥负荷降低.由图2可见,M BR 的污泥负荷在运行稳定阶段明显低于C AS 的污泥负荷.此外,由于长污泥龄和图2 污泥负荷的变化Fig.2 Variation of sludge loading rates强曝气及膜丝产生的剪切力作用,M BR 的污泥絮体比较细碎,其污泥粒径及分布曲线明显低于C AS (见图3).从平均粒径来看,M BR 和C AS 中污泥平均粒径分别为45μm 和106μm.通常,污泥颗粒越小越有利于细胞在营养条件受限制的情况下争夺碳源和溶解氧[13].2.2 M BR 和C AS群落结构分析图3 MBR 和CAS 反应器污泥粒径Fig.3 G ranular distribution in shuldge of M BR and CAS 图4为DGGE 的凝胶电泳图,图5为以第一泳道为标准作出的各泳道比较图.泳道中条带粗细不一,对应其在DGGE 胶上的密度大小不同.密度大,则条带比较粗黑;密度小,则条带比较细.从中可对各样品的条带多样性及均匀分布程度作一直观了解.各条泳道的条带数见表2.M BR 在运行时间为15、124、186和230d 的条带数分别是22、25、24和20条,而C AS 在相应的运行时间时条带数分别为19、14、17和20条.虽然不同序列的DNA 存在共迁移的可能性[14～16],在DGGE 分析中不能完全排除假阳性的结果,但通常假设DGGE 谱图中一条带代表一个种[17],结果表明M BR 的种群数量始终多于1052期欧阳科等:膜生物反应器与传统活性污泥反应器内生物群落特征图4 D GGE 凝胶电泳图Fig.4 E lectrophoresis profile of DGGE图5 泳道比较图Fig.5 Profile of lanes com pare表2 条带检测结果T able 2 Result of bands detection样品123456789条带数Π条212225242119131720相似性Π%10054.163.763.966.871.861.479.165.9C AS ,显示了复杂的群落结构.随着反应器的运行,DGGE 胶上的一些条带消失了,同时产生了一些新的条带,M BR 和C AS 群落结构都发生了变化.除了种群存在与否的变化外,种群丰度也发生了变化,反应在谱图上就是条带的亮度和粗细发生了变化.表3是根据戴丝系数(Dice coefficient )计算出的样品相似性矩阵图.在第15、124、186和230d 时,M BR 污泥与种泥的相似性系数分别是5411%、6317%、6319%和6618%,而C AS 污泥与种泥的相似性系数分别是7118%、6114%、911%和6519%.总体而言,C AS 中的群落结构比M BR 中的变化小.另外,随着时间的增加,M BR 的污泥群落相似性系数逐渐增加,在第15、124、186和230d 时分别是5718%、6814%、7612%和100%,这表明污泥中的群落相似性逐渐增加,群落结构逐渐稳定.而相应的C AS 的相似性系数则变化不大,分别是6615%、62%、6814%和100%,呈现出一种无序的变化,表明从微生物种类的角度分析,C AS 排泥导致的生物流失可能是一种非选择性的流失.与C AS 相比,M BR 中生物群落结构的变化程度大、变化速度快,这与两系统的运行方式有关.首先M BR 处于低负荷运行,很长时间内甚至低于0103kg Π(kg ・d )(见图2),这样低的负荷无法满足微生物正常生长的需要,因此大部分微生物处于内源呼吸状态,而C AS 系统污泥的营养条件明显好于M BR ,这必然导致M BR 和C AS 的种群出现较大差异;其次,M BR 的在膜组件处的局部曝气强度非常大,本试验中曝气强度达到了1000L Π(m 2・h ),这是C AS 工艺无法达到的,因此M BR 的污泥粒径大大小于C AS工艺.这种污泥结构的巨大改变也引起为生物群落结构的改变.总之,较低的负荷、较大的剪切力对于M BR 中的微生物种群的存在和丰度产生了较大的选择压力,不适应这种极端而又剧烈变化环境的微生物将被淘汰,这是M BR 的污泥生物群落结构变化更大更快的原因.这种快速变化的种群特点使得M BR 的生物群落具有更好的适应环境因素变化的能力.因为稳定的出水水质除了与稳定的群落有关外,也与群落适应环境的能力有关.当进水水质波动较大时候,群落结构如果能快速改变以适应这种变化,并且快速达到新的平衡,那么这种群落结构就能具有较强的抗冲击负荷的能力,出水水质就有保障.如果群落结构不能快速适应变化,则出水水质就205环 境 科 学30卷会恶化.由于M BR具有这种群落特征,所以M BR具有较强的抗冲击负荷能力较强.从表2的运行效果来看,当进水C OD出现比较大的变化的时候,M BR 的出水水质明显要好于C AS.与此同时,群落相似性结果还表明,即使在长期运行中,群落依然处于变化之中(表3),这是由于污泥中的生物群落始终处于一个变化的环境之中,环境因素对群落结构有很大的影响,比如进水水质波动、pH值、温度的变化等.对于实际的生活污水来说,这些因素很难维持不变,所以群落始终处于变化状态,但是变化幅度不大.表3 相似性矩阵图T able3 S im ilarities matrix of DGGE123456789 1100.054.163.763.966.871.861.479.165.9 254.1100.064.767.457.855.354.456.455.8 363.764.7100.079.468.462.961.161.562.9 463.967.479.4100.076.266.059.861.966.1 566.857.868.476.2100.064.162.271.361.8 671.855.362.966.064.1100.067.857.966.5 761.454.461.159.862.267.8100.066.362.0 879.156.461.561.971.357.966.3100.068.4 965.955.862.966.161.866.562.068.4100.03 结论(1)M BR比C AS有更强的对有机物和氨氮的去除能力,这与M BR的低负荷运行和污泥特性有关.(2)相比于C AS系统,M BR的群落结构变化更大更快,说明M BR具有更强的抗环境因素变化的能力.(3)从戴丝系数来看,尽管群落相似性越来越高,但群落始终处于变化状态,这说明环境的微小变化(进水水质、环境温度等)都会引起生物群落的变化.运行过程中,M BR的种群数量始终多于C AS.参考文献:[1] 张树国,顾国唯,吴志超.M BR中污泥特征对膜污染的影响研究[J].工业水处理,2003,23(12):8212.[2] Y uki M,M irian N H,Tsukasa I.Bacteria community structures inM BRs treating municipal wastewater:relationship between communitystability and reactor performance[J].W at Res,2007,41:6272637.[3] 李红岩,张昱,高峰,等.水力停留时间对活性污泥系统的硝化性能及其生物结构的影响[J].环境科学,2006,27(9):186221865.[4] Murray A E,H ollibaugh J T,Orreg o C.Phylogenetic com position ofbacterioplankton from tw o California estuaries com pared bydenaturinggradient gel electrophoresis of16S rDNA fragments[J].Appl EnvironM icrobiol,1996,62:267622680.[5] W awer C,Jetten M,Muyzer G.G enetic diversity and expression ofthe(NiFe)hydrogenase large subunit gene of Desulfovibrio spp.inenvironmental sam ples[J].Appl Environ M icrobiol,1997,63:436024369.[6] Felske A,Engelen B,Nubel U.Direct ribos omal is olation from s oil toextract bacterial rRNA for community 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